化工機械制造中的機械設備自動化研究

化工機械制造中的機械設備自動化研究

1 機械自動化的內(nèi)涵及技術(shù)構(gòu)成

1.1 內(nèi)涵

所謂機械自動化具體是指機器或裝置，按照預先設定好的程序，通過機械的方式實現(xiàn)自動化控制的過程，整個過程無需人為干預，也不需要人工輔助。在化工機械制造領域中，機械自動化的運用，使傳統(tǒng)人工手動操作的生產(chǎn)模式得以改變，不僅大幅度降低了操作者的勞動強度，而且還使工作效率獲得進一步提升，同時機械產(chǎn)品的質(zhì)量也得到有效保障。

1.2 技術(shù)構(gòu)成

對于機械自動化而言，它是一個相對比較復雜的系統(tǒng)，由諸多科學技術(shù)組合而成，是一種較為先進的生產(chǎn)模式，其中涵蓋了若干個單元，每個單元都有自己的功能和作用，如程序單元決定了系統(tǒng)所需完成的工作任務；傳感單元可對信息進行采集和傳輸，確保命令的有效執(zhí)行；控制單元可實時完成調(diào)節(jié)和監(jiān)控，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行[1]。

2 化工機械制造中機械自動化的具體應用

化工機械是化學工業(yè)生產(chǎn)中使用的各種機器和設備的統(tǒng)稱，可在化工機械上完成相應的處理及反應過程，從而生產(chǎn)輸出既定的化工產(chǎn)品或中間產(chǎn)品。由此可見，化工機械是化工生產(chǎn)中不可或缺的重要組成部分之一。比較常見的化工機械有過濾機、破碎機、干燥機、蒸發(fā)器、反應爐、吸附及交換設備等等。在對化工機械進行制造的過程中，為提高制造水平和生產(chǎn)效率，可對機械自動化中的相關(guān)技術(shù)手段進行組合應用。

2.1 CAE技術(shù)的應用

CAE是計算機輔助工程的簡稱，這是機械自動化中的核心技術(shù)之一，該技術(shù)在機械制造領域中的應用非常廣泛。在化工機械制造中，可借助CAE技術(shù)對化工機械制造中的力學性能進行輔助計算與分析，由此可使機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、剛度及強度達到相關(guān)要求。可用于化工機械制造的CAE 軟件有ANSYS 軟件、NASTRAN軟件等。

（1）ANSYS軟件在化工機械制造中的應用。該軟件具備熱瞬態(tài)分析功能，其在化工機械制造中的應用，能夠快速得出機械設備在某一段運行時間內(nèi)的熱性能。不僅如此，ANSYS軟件還有著超強的數(shù)據(jù)分析能力，經(jīng)分析處理之后的數(shù)據(jù)可與其它軟件進行共享，由此大幅度提升了化工機械制造過程中的數(shù)據(jù)處理水平。目前，隨著化工生產(chǎn)過程的不斷改進和優(yōu)化，對化工機械的各方面性能提出更高的要求，因此精細化設計已成為化工機械制造的必然發(fā)展趨勢，而想要使制造出來的化工機械產(chǎn)品達到精確性的目標，就必須保證產(chǎn)品設計的合理性，應用ANSYS軟件可以使該目標得以順利實現(xiàn)。

（2）NASTRAN 軟件在化工機械制造中的應用。在化工機械制造中，可以運用NASTRAN軟件進行熱傳導分析，從而達到優(yōu)化機械設備熱性能的目的。除此之外，很多化工機械在制造過程中采用的都是非線性的設計方法，可在機械產(chǎn)品的金屬成型及變形分析中，對NASTRAN軟件進行應用，并且還可以對部分零部件進行分析，從而了解每個部件的使用壽命，借助可視化模型，能夠?qū)崿F(xiàn)對化工機械結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化。

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2.2 模糊控制的應用

模糊控制是智能控制技術(shù)的重要分支，是一種以模糊邏輯推理為基礎的計算機數(shù)字控制技術(shù)，其歸屬于非線性控制的范疇。通過模糊控制能夠?qū)θ斯Q策過程進行模擬，在此基礎上可以實現(xiàn)算法控制。同時，模糊控制還能與一些先進的技術(shù)相結(jié)合，形成功能更加強大的自動化控制系統(tǒng)，由此可對化工機械制造過程進行有效控制。例如，模糊控制+神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊控制+專家系統(tǒng)、模糊控制+遺傳算法等等。近年來，隨著模糊控制理論的逐步完善，出現(xiàn)了一些具備自學習特征的模糊控制技術(shù)，其可以按照化工機械的相關(guān)指標，完成數(shù)據(jù)分析，進而得出合理的結(jié)果，按實際需要對化工機械的結(jié)構(gòu)及功能進行優(yōu)化調(diào)整，不但提升了化工機械的運行穩(wěn)定性，而且還使設備的運行過程變得更加安全、可靠，能顯著降低化工機械生產(chǎn)中的事故發(fā)生幾率。

2.3 CAD技術(shù)的應用

CAD是計算機輔助設計的簡稱，這是一種非常先進且實用的設計方法，在化工機械制造中的應用十分廣泛。依托CAD能夠快速完成化工機械建模，為后續(xù)的制造加工提供參考依據(jù)。通過CAD 可以在相對較短的時間內(nèi)設計出化工機械產(chǎn)品的模型，由此可使與產(chǎn)品有關(guān)的信息直觀呈現(xiàn)出來，便于產(chǎn)品參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，能使制造加工過程變得更加合理。除此之外，借助3D 打印技術(shù)，可將化工機械的關(guān)鍵參數(shù)及模型以三維可視化的形式進行展現(xiàn)，不但確保了參數(shù)的精確性，而且還能大幅度提升制造效率，有助于化工機械制造成本的降低。在化工機械制造中，對3D打印技術(shù)進行運用時，操作人員可以先通過數(shù)字掃描儀，對相關(guān)參數(shù)進行掃描，然后輸入到計算機系統(tǒng)當中，并在3D模型中，完成固化與粘合等步驟，通過復制與還原得到最終的模型。

2.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡的應用

人工神經(jīng)網(wǎng)絡簡稱ANN，它是AI 領域的研究熱點之一，ANN 實質(zhì)上是一種運算模型，整個模型由若干神經(jīng)元互聯(lián)而成。

（1）應用優(yōu)勢。ANN 具有如下應用優(yōu)勢：①自學習能力。以圖像識別為例，將圖像樣板及識別結(jié)果輸入到ANN 之后，通過自學習，ANN能夠逐步學會識別類似的圖像。②快速尋找最優(yōu)解。在很多領域的復雜問題分析中，都需要求取最優(yōu)解，由于問題本身的復雜程度較高，從而使得計算過程較為繁瑣，耗時較長。而ANN能夠依托計算機高速的運算能力，在相對較短的時間內(nèi)，找到最優(yōu)解。

（2）在化工機械制造中的應用。可以運用ANN對化工機械進行動態(tài)設計，以此來獲取結(jié)構(gòu)變量與動態(tài)參數(shù)之間的非線性映射關(guān)系。同時，利用ANN能夠顯著提升化工機械制造系統(tǒng)的自適應能力，由此可使機械產(chǎn)品的制造效率獲得大幅度提升。

2.5 機械自動化應用要點

在化工機械制造的過程中，對機械自動化進行運用時，除了應當了解相關(guān)的要點之外，還應對如下事項予以注意：

（1）確保基礎配套。機械自動化涵蓋的內(nèi)容既多且雜，如計算機、微電子、機械、控制等等，上述內(nèi)容均會對化工機械制造系統(tǒng)的運行產(chǎn)生一定的影響，比如檢測、控制、伺服等等。同時機械自動化的實現(xiàn)需要大量數(shù)據(jù)信息的支撐，所以信息處理成為化工機械制造中不可或缺的技術(shù)之一。

①為使機械自動化能夠在化工機械制造領域中得到有效應用，必須保證基礎配套，具體而言，應當逐步加大對基礎技術(shù)的研究力度，全方位、多角度對各個工序的自動化進行分析，從而最大限度地滿足化工機械自動化制造的需要。

②對化工機械產(chǎn)品進行自動化制造的過程中，為確保產(chǎn)品的各方面性能滿足化工生產(chǎn)需要，應當對以下幾個方面加以關(guān)注：計算機技術(shù)、電子信息技術(shù)、自動化裝料以及重要零部件檢測等等。同時，化工機械制造企業(yè)應結(jié)合自身的實際情況，對機械自動化中的數(shù)控設備進行合理運用，以此來對生產(chǎn)線進行完善，提高化工機械產(chǎn)品的整體制造水平，使制造的機械設備性能更加穩(wěn)定。

（2）保證技術(shù)的實用性。在化工機械制造中應用機械自動化的相關(guān)技術(shù)時，應當確保所選的技術(shù)具有較強的實用性。對此，制造企業(yè)應將各種主流及先進的自動化技術(shù)作為首選，并對自動化技術(shù)應用中的問題進行分析，找出有效的解決方法，在充分利用原有設備的基礎上，通過優(yōu)化調(diào)整，提高機械制造的自動化水平，使生產(chǎn)出來的化工機械產(chǎn)品滿足不同用戶的使用需要。

（3）考慮成本。化工機械制造企業(yè)在對機械自動化技術(shù)進行應用的過程中，除了要考慮自動化技術(shù)應用之后，能夠?qū)ιa(chǎn)效率帶來的提升之外，還要考慮所選的技術(shù)需要投入的成本，若是成本與效益不成正比，則無法充分體現(xiàn)出自動化技術(shù)應有的優(yōu)勢，并且還會增大企業(yè)的資金壓力。因此，化工機械制造企業(yè)應當對一些較為成熟的自動化技術(shù)進行選用，通過技術(shù)集成，提升機械制造水平和生產(chǎn)線的自動化程度。

3 結(jié)語

綜上所述，化工機械制造是一項復雜程度較高的工作，為進一步提升化工機械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，可對機械自動化的相關(guān)技術(shù)進行合理運用。通過CAE 技術(shù)、模糊控制、CAD 技術(shù)以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡，對化工機械制造過程進行優(yōu)化，推動化工機械制造業(yè)的提檔升級和突破性變革。